浮选工艺与设备详解.ppt

第5章浮选设备 5 1浮选药剂 5 2浮选流程 5 3浮选工艺影响因素 5 4浮选新工艺及选择 5 5浮选机 利用矿物表面物理化学性质差异 特别是表面润湿性 常用添加特定浮选药剂 FlotationReagents 的方法来扩大物料间润湿性的差别 在固 液 气三相界面 有选择性富集一种或几种目的矿物 从而达到与废弃物料分离的一种选别技术 浮选 FrothFlotation 1 充分搅拌使矿浆处于湍流状态 以保证矿粒悬浮并以一定的动能运动 2 悬浮矿粒与浮选药剂作用 目的是矿物表面的选择性疏水化 浮选主要过程单元 3 矿浆中气泡的发生及弥散 4 矿粒与气泡的接触 5 疏水矿粒在气泡上的黏附 矿化气泡的形成 6 矿化气泡的浮升 精矿泡沫层的形成与排出 5 5浮选机 浮选机 flotator flotationmachine 浮游选矿机的简称 指完成浮选过程的机械设备 在浮选机中 经加入药剂处理后的矿浆 通过搅拌充气 使其中某些矿粒选择性地固着于气泡之上 浮至矿浆表面被刮出形成泡沫产品 其余部分则保留在矿浆中 以达到分离矿物的目的 浮选技术经济指标的好坏 与所用的浮选机的性能密切相关 5 5 1浮选机性能的基本要求 1 良好的充气作用气泡是矿物选择性分离的分选界面 又是欲浮疏水性矿物的运载工具 浮选机必须保证能向矿浆中吸入 压入 足量的空气 并使这些空气在矿浆中充分弥散 以便形成大量大小适中的气泡 同时这些气泡又能均匀地在浮选槽内分布 2 搅拌作用矿粒在浮选机内悬浮效率 是影响矿粒向气泡附着的另一个重要方面 搅拌造成矿粒悬浮 还能使矿粒在浮选槽内均匀分布 从而创造矿粒和空气充分接触的良好条件 此外 可促使某些难溶性药剂的溶解和分散 3 能形成比较平稳的泡沫区 一定厚度的矿化泡沫区中 矿化泡沫层能滞留目的矿物 又能使一部分夹杂的脉动石从泡沫中脱落 以利进行 二次富集作用 4 能连续工作及便于调节 浮选机应该有相应的受矿 刮泡和排矿机构 还要有调节和控制机构进行调节矿浆水平面 泡沫层厚度以及矿浆流动速度 目前各行业尚无统一的标准评价浮选性能 下列指标采用较多 可作为评价的参考依据 1 充气性能与浮选指标 精矿 尾矿质量和数量 2 处理能力 各种形式 3 动力消耗 吨原矿计 4 价格 安装 操作 维修费用及占地面积等 5 5 2浮选机充气搅拌原理 矿浆充气和气泡矿化是浮选的两个主要过程 也是评定浮选机工作效率的主要因素 浮选槽内矿浆的充气程度 取决于单位体积矿浆内空气的含量 气泡在矿浆中的分散程度及在槽内分布的均匀度 气泡矿化的可能性 矿化速度及矿化程度 除与矿粒和药剂的物理化学性质有关外 也与浮选机中矿粒和气泡接触碰撞的条件有关 气泡矿化的途径 矿粒与气泡通过碰撞 附着实现矿化 a 小气泡与小颗粒一起形成气絮团实现的矿化 b 气体在疏水性矿粒表面析出形成矿化气泡 c 1 气泡的形成 1 利用机械作用粉碎空气流形成气泡 吸入或压入的空气流 可通过不同方法使之分散成单个的气泡 用叶轮等机械式搅拌器对矿浆进行激烈搅拌 使矿浆产生强烈的旋涡运动 这种剪切 冲击作用使空气流被分割成细小的气泡 2 使空气流通过细小孔眼的多孔介质而形成气泡 压入的空气通过带有细小孔眼的多孔陶瓷 微孔塑料 穿孔的橡皮或帆布等特制的充气器时 就会形成细小气泡 3 从溶有气体的矿浆中析出气泡 当降低压力或提高温度时 被溶解的气体 将以气泡的形式从溶液中析出 特点 一是直径小 分散程度高 二是这种气泡能有选择性地优先在疏水性矿物表面上析也 因而是一种 活性微泡 影响微泡析出的主要因素有 开始时矿浆中空气的饱和程度 即空气的溶解度 随后矿浆的降压程度 是否具有微泡析出的 核心 4 其它方法形成气泡 如喷射式 水电解起泡法等 2 气泡运动及分区 第一是充气搅拌区 此区的主要作用是对矿浆空气混合物进行激烈的搅拌 粉碎气流 使气泡弥散 避免矿粒沉淀 增加矿粒和气泡接触的机会等 在搅拌区气泡由于跟随叶轮甩出的矿浆流作紊流运动 所以气泡升浮运动的速度较慢 图5 31浮选机内各作用区的分布 第二是分离区 在此区间内气泡随矿浆流一起上升 且矿粒向气泡附着 成为矿化气泡上浮 第三是泡沫区 带有矿粒的矿化气泡上升到此区形成有一定厚度的矿化泡沫层 3 浮选机工作原理 泡沫浮选过程如下 1 悬浮矿粒与浮选药剂作用 使目的矿物表面疏水化 非目的矿物亲水化 2 使矿浆处于紊流状态以保证矿粒在槽内均匀地悬浮 3 在矿浆中产生气泡 并使之均匀地弥散 且与矿粒良好地接触 4 疏水矿粒与气泡碰撞并黏附在气泡上 形成矿化气泡 5 矿物气泡连续不断地浮升至液面 形成泡沫层 在泡沫层中气泡不断破裂 脱水 从而脱除了一部分夹杂的亲水性矿粒 精矿品位提高 即发生 二次富集作用 6 刮出泡沫 得到泡沫精矿 5 5 3浮选机分类 1 自吸气机械搅拌浮选机靠机械搅拌器来实现矿浆的充气 自吸气 和搅拌 优点是通过圆转子高速旋转 在搅拌区内形成负压 导致自吸空气和矿浆 无需外加充气装置 缺点是充气量小 能耗大 磨损大 1 XJK型浮选机XJK型 又称A型 XJ型 浮选机 又名矿用机械搅拌式浮选机 它属于一种带辐射叶轮的空气自吸式机械搅拌浮选机 该机械式1950年从前苏联引进的 型式较老 虽经改进 但基本结构没变 近年已被一些新型浮选机取代 由于历史原因 其应用较早 目前国内仍在广泛应用 并早已形成系列产品 工作原理 每两槽构成一个机组 第一槽带有进浆管以抽吸矿浆 亦称抽吸槽或吸入槽 第二槽为自流槽或直流槽 在第一槽与第二槽之间设有中间室 矿浆在下面是连接的 叶轮安装在主轴下端 主轴上端有皮带轮 用电动机带动旋转 空气由进气管吸入 每组浮选槽的矿浆水平面由闸门调节 叶轮上方装有盖板和空气筒 又称竖管 空气筒上开有孔 用来安装进浆管 中矿返回管或用作矿浆循环 孔的大小可通过拉杆调节 四个槽子配成一组 叶轮随主轴一同旋转 在盖板和叶轮之间形成局部真空区 负压区 空气由吸气管经空气筒吸入 同时矿浆经吸浆管被吸入 矿浆与空气混合后借叶轮旋转所产生的离心力 矿浆中的空气弥散成气泡 并均匀分布在矿浆中 当悬浮的矿粒与气泡碰撞接触时 可浮的矿粒则浮着于气泡 并随气泡上升至液面形成矿化泡沫层 由刮板刮出作为精矿 留在槽内的矿粒进入下一槽选别 图5 32XJK型浮选机结构图3 盖板 5 粗砂闸门调节 6 进气管 7 空气筒 14 稳流板 15 事故放砂闸门 16 吸浆管 22 矿浆循环孔塞 图5 344槽XJK型浮选机外形图 XJK浮选机的关键部件是叶轮与盖板 叶轮的作用有 它与盖板组成类似泵的真空室而造成负压区 使矿浆自流 空气自吸并使槽内矿浆循环运动 由于叶轮的旋转运动 使空气碎散成气泡并均匀分布于矿浆中 使矿料悬浮并充分与气泡接触 以及使浮选药剂能与矿粒充分作用 盖板的作用是 与叶轮组成真空室 产生充气作用 盖板上的导向叶片对叶轮甩出的矿浆起导向作用 减少涡流 即减少水力损失 保证停车时叶轮不被矿砂埋住 XJK型浮选机叶轮为辐射状 上覆盖板 在盖板设有18个倾斜方向与叶轮旋转方向一致的导向叶片 缺点 叶轮与盖板易磨损使间隙增大 间隙增大将显著导致负压下降而吸气量下降 且泡沫不稳定 易 翻花 图5 33浮选机叶轮盖板 图5 32 a XJK型浮选机槽体连接方式 2 JJF型浮选机JJF型浮选机是由我国北京矿冶研究总院独立研制的自吸气机械搅拌式浮选机 该机是目前国内应用最广泛的自吸气机械搅拌式浮选机之一 单槽容积最大达200m3 主要应用于选别铜 钼等充气量要求范围较宽的金属矿和非金属矿物的选别 工作原理 叶轮旋转 使附近矿浆产生漩涡 这个漩涡的气 液界面向上延伸到竖筒的内壁 向下穿过叶轮中心区延伸到导流管内 在这个漩涡中心形成负压区 其负压大小主要取决于叶轮转速和浸没深度 由于竖筒与周围大气相通 所以漩涡中心的负压使空气流进竖筒和叶轮中心 与此同时矿浆从假底的下边通过导流管向上进入叶轮和叶片间 在叶轮中部与吸入到漩涡中心的空气混合 三相矿浆以较大的切向及径向动量离开叶轮 叶片 当矿浆通过定子上的开孔时 切向部分的动量转变成径向 同时产生一个局部喘流场 该喘流场有助于空气矿浆混合和细化空气泡 空气一矿浆混合物离开定子后就进入槽内主体矿浆中 浮选分离过程在浮选区完成 矿化气泡上到泡沫区 剩余矿浆返回槽底进行再循环 图5 35JJF型浮选机结构示意图 可使矿浆通过假底和槽底之间 并经导管实现矿浆的下循环 由转子旋转所造成的切线方向运动的浆气混合流 经定子的作用转换成径向运动 并被均匀地抛甩于槽体内 矿粒与气泡碰撞 接触 黏附形成矿化气泡 向上升浮至泡沫区并聚集成矿化泡沫层 自流溢出或由刮板刮出即为泡沫产品 图5 36JJF型浮选机转子与定子结构 3 SF型浮选机带后倾式双面叶片 槽内矿浆形成双循环 将SF和JJF型浮选机组成联合机组 前者作为首槽 可自吸矿浆 后者作为直流槽 图5 37SF型浮选机结构示意图 上 下叶片结构 4 环射式浮选机中南大学专为解决粗粒 高密度矿石浮选而设计 特点是采用特殊旋转叶轮 甩出的环状矿浆流从叶轮下部中心吸空气 因而具有二次吸气作用 增加了矿浆循环量及混气面积 5 YX型闪速浮选机是一种比较特殊的浮选机 由北矿院研制 生产 适用于在磨矿分级回路中处理分级设备的返砂 提前拿出部分已单体解离的粗粒有价矿物或含有价矿物较多 较大的连生体 直接获得最终精矿产品或粗精矿进入下段再选 既可降低循环负荷 改善磨矿分级条件 提高磨矿机处理能力 又可减少矿物过磨 避免有价矿物细化和中间环节的损失 提高有价矿物特别是金 银等贵重金属的回收率 图YX型闪速浮选机 具有一个新型双面叶轮 叶轮和其他主轴零件构成上下两个叶轮腔 从主轴和中心筒之间充入空气 一部分空气充入上叶轮腔 另一部分空气通过梯形孔充入下叶轮 上下叶轮腔同时双向吸入循环矿浆 所以 此叶轮能同时完成双向充气和双向循环 结构组成与特点 定子叶片由两段组成 一段顺叶轮向与径向成4度角 另一段呈径向排列 两段之间用圆弧过渡 这种断面形状的定子叶片 使被湍流分散了的气泡与矿浆一同流出定子后 沿接近径向进入浮选槽的湍流区 克服了矿浆的打旋现象 2 充气式机械搅拌浮选机 特点 充气式浮选机是机械搅拌和从外部压入空气并用的一种形式 是叶轮用作搅拌矿浆和分散气泡 所需空气由外部鼓风机来提供 构造 主要由槽体 叶轮 盖板 钟形物 循环筒 主轴 中心筒及总气筒等组成 它是由两槽组成一个机组 两槽体背靠背连接 1 CHF X型浮选机叶片为带有8个径向叶片的圆盘 盖板是有4块组装而成的圆盘 在周边均布有24块径向叶片 叶轮与盖板的轴向间隙微15 20mm 径向间隙微20 40mm 中心筒上部的给气管与总风筒相连 中心筒下部与循环筒和盖板相连 钟形进入管安装在中心筒下端 循环筒与钟形进圆管之间的环形空间供循环矿浆用 钟形进入管具有导流作用 图5 39CHF X型浮选机结构简图 矿浆通过循环筒和叶轮形成垂直大循环 可产生一股上升流 有利于将粗粒矿物和密度大的矿物提升到浮选机槽底的中上部 可以成功地消除矿浆在浮选机槽内出现的分层和沉砂现象 使矿粒在浮选槽内能有效的被悬浮 从而可增大矿粒与气泡接触碰撞的机会 增加粗粒和重矿物选别的可能性 由鼓风机可鼓入足量的低压空气 经中轮和盖板叶片的作用后 可被均匀地弥散在整个浮选槽体内 经矿化后的气泡随着垂直循环流的提升作用向上升浮 进入到槽体上部的平静分离区后 不可浮的脉石矿物与矿化气泡实现分离 2 KYF型和BS K型浮选机 同时吸取了其它浮选机的优点并有创新 槽体断面呈 U 形 叶轮为高比转速离心泵轮式 呈倒锥台形 带有后向叶片 叶轮中部设有空气分散器并通过中空轮充气 叶轮直径小 转速低 叶轮周围装有辐射板式定子 图5 40KYF型浮选机结构简图 BS K型浮选机属深槽型 充气型浮选机 叶轮只起搅拌矿浆 循环矿浆和分散空气的作用 因而易损件磨损较轻 其功率比其他类型浮选机较省 BS K型浮选机结构合理 构思新颖 从而能以较慢的叶轮线速度 获得足够的搅拌强度和良好的气泡分散度 采用 U 型槽体 减少了槽底积矿现象 避免粗顺粒矿物的沉积 充分利用了抽体容积 可依生产工艺条件的变化调节充气量 从而有利于矿物的捕收 减少药剂用量 图5 41BS K型浮选机结构简图 3 XJC型浮选机XJC型浮选机结构与CHF X型浮选机类似 4 XJCQ 80型浮选机充气装置采用橡胶充气环 产生小气泡 弥散均匀 3 充气式浮选机 浮选柱 浮选柱 flotationcolumn 属于单纯型充气浮选设备 其特点是结构简单 无机械搅拌装置 柱底部设有透气性好的充气器 柱外部的压缩空气经充气器向柱内弥散充气 还有给矿器 泡沫槽以及管网等 充气器的工作性能直接影响充气量和气泡的弥散程度以及浮选柱工作效率 充气器的结构型式 竖管式 炉条式 床石式 旋流式和水汽喷射式等 竖管型充气器是由微孔材料做成的短管 按一定距离均匀地竖立排列在浮选柱体底部的断面上 并通过风包与空压机连通 这种型号的充气器 充气平稳均匀 不易堵塞 充气面积可调 改变充气竖管长度 故效果较好 充气器材料 如帆布管 尼龙管 微孔陶瓷管 微孔塑料管 效果较好 塑料瓶等 图5 42竖管型充气器浮选柱1 竖管充气器 2 下体 3 上体 4 中间圆筒 5 风室 6 给矿器 7 尾矿器 旋流式充气器并带有泡沫喷淋冲洗水结构的浮选柱 为适应逆流原理工作的需要 柱体应该具有足够的高度 柱体的高度与许多因素有关 如原矿的性质 品位 粒度 易浮或难浮 浮选时间 对精矿质量的要求等 最适宜的柱高 可根据具体情况通过试验来确定 一般粗选可定为7 8m 精 扫选可降低1 2m 图5 43旋流式充气器并带有泡沫喷淋冲洗水结构的浮选柱 旋流气流 工作原理 经药剂处理的矿浆 从柱体上部给矿器均匀给入 矿粒在重力的作用下缓缓沉降 空气由空气压缩机经浮选柱底部的充气器 气泡发生器 不断压入 由充气器出来的细小气泡 均匀地分布在柱体的整个断面上 这些细小的气泡 穿过向下流动的矿浆徐徐向上升浮 在这种对流运动中 矿粒和气泡发生相互接触和碰撞 实现气泡的矿化 矿化气泡升浮至矿液面后形成泡沫层 溢出或刮出而得泡沫产品 非泡沫产品则由柱体底部排出 图5 44加拿大CPT公司生产的浮选柱Slamjet空气分散器 喷枪 结构与喷出空气弥散成气泡的情况 设备突然停机时 不会出现固定安装的竖管型充气器可能产生的堵塞现象 图5 45外置插入式侧向喷泡自吸式微泡发生器 微泡浮选柱上的多孔管微泡发生器能产生直径为0 07 0 25毫米的气泡 使用时 这种微泡发生器可直接地连接在压力管道上 当矿浆通过它的喉管时压缩空气经外套管从喉管的多孔壁的毛细孔中渗出 形成微泡 并立即被流动的矿浆带走 不需要消耗额外的补加水 微泡浮选柱的工作原理 图5 46微泡浮选柱 4 气析式浮选机 主要用于细矿物浮选和含油废水的脱离油浮选 无机械搅拌装置 有矿浆加压式和真空 减压 式 矿浆加压式 一是空气自吸式 射流浮选机 二是压气式 CF系列集中射流充气式浮选机 空气自吸式浮选机 加药剂后的矿浆由喷射器加压射入充气室后将空气带走 从而在充气室内形成负压 外界空气被切向插入的充气管被吸入 形成的旋转气流的速度随着充气室底部的尖缩而快速增加 在卷吸效应的作用下 空气与矿浆在喉管内进行激烈的能量交换 并将空气弥散为微小的气泡 图5 51短柱微泡浮选机结构 工作过程 矿浆进入扩大管后 矿浆的动能逐步转化为势能进一步压缩气泡 增大了空气在矿浆中的溶解度 矿浆由分矿器均匀地给入柱体底部 此时 弥散于矿浆中的空气由于压力减小 在柱体底部形成气泡并携带目的矿物上升至矿浆表面形成泡沫层 随着泡沫层厚度的增加 泡沫自溢到精矿溜槽成为产品 剩余矿物经排尾闸阀有控制地从尾矿管排出 从而完成分选过程 5 再生资源领域使用的浮选机 主要用于废纸张脱墨浮选工艺环节 目前的趋势有以下几方面 1 设备形式 从纸浆的平流卧式型向纸浆的旋流立式型发展 2 机体结构 从槽体的方箱形向圆柱形发展 槽体从开启式向密闭式发展 3 气泡形式 从压缩空气或机械搅拌向文丘里抽气或专用气泡发生器方向发展 文丘里效应 也称文氏效应 这种现象以其发现者 意大利物理学家文丘里 GiovanniBattistaVenturi 命名 这种效应是指在高速流动的气体附近会产生低压 从而产生吸附作用 利用这种效应可以制作出文氏管 国内外常见的脱墨浮选机有SWEMAC立柱式浮选机 Lamort对流式浮选机 EscherWyss阶梯扩散式浮选机 Voith多喷射器椭圆形浮选机等 图5 53SWEMAC立柱式浮选机 1 最早是借助于工业盐酸与碳酸盐矿物发生化学反应产生CO2 2 20世纪20年代 以法格古伦和法连瓦尔德采用机械搅拌 转子 定子垂直安装 上端吸入空气 下端吸入矿浆 3 丹佛公司对SubA浮选机进行改进 采用鼓风机压气 4 60年代加拿大研制出浮选柱 充气器容易堵塞 后改为波形板充填物 多孔介质微泡发生器 5 5 4浮选机的发展 1 给药机 1 虹吸式给药机一般为在保持给药液位恒定的同时 通过人工调节虹吸管的夹紧程度 进而测定调节和保持药液流量 5 5 5浮选辅助设备 虹吸的原理是液体内部压强的传递不变性 和万吨水压机的原理是一样的 虹吸的两个重要前提是 一是虹吸管里必须充满液体 二是深入液面的管口A比在空气中的管口B要高 此时管内压强处处相等 一切安置好后 打开出水口 虽然两边的大气压相等 但是来水端的水位高 压强大 推动来水不断流出出水口 2 杯式给药机电机带动挂有小杯子的转盘旋转 小杯在下部装满药液 转到上部碰到时横杆后 药液流槽 一般通过增减小杯数量和横杆位置来调节药液流量 3 电子自动给药机采用浮球法控制药液面恒定 然后控制药管出口处电磁阀的开启时间 药量的大小与活动球阀的开启时间成正比 电磁活动球阀结构主体是一个尼龙制的阀体 阀门由钢柱体和一个有磁性的不锈钢球组成 线圈通电时阀开启 断电时钢球落下堵住阀口 使其关闭 4 粉状药剂自动给药机 2 矿浆搅拌槽主要作用是让矿浆进入浮选机之前与浮选药剂有足够的作用时间 常规螺旋桨式矿浆搅拌槽采用螺旋桨式搅拌轮 槽内浆体以绕竖轴作回旋运动为主 矿浆沿轴向的上下涌动微弱 搅拌力不强 沿槽体径向有离析现象 有沉槽压槽现象 CK系列高效搅拌槽 长沙矿冶研究院 采用新颖的下掠式异形搅拌轮结构 通过导流整流装置的作用 使槽内矿浆按 W 形流迹上下激烈循环 高效搅拌槽具有能耗低 弥散均匀 搅拌强烈 搅拌轮使用寿命长等特点 对围裙粒子表面擦洗充分 改善了油药作用条件 油药用量少 不存在沉槽压槽和油药弥散不开等闻题 在系统停车后不需卸矿就可直接带矿起动 5 5 6浮选车间设备配置 每列浮选机中心线与粉仓长向 轴向 的中心线平行横向配置